DE2162974A1 - Ground propulsion system for an aircraft - Google Patents
Ground propulsion system for an aircraftInfo
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Description
17.Dezember 1971December 17, 1971
Reg.-Nr.- 2021/22Reg.-No. - 2021/22
ROTAX LIMITED Well StreetROTAX LIMITED Well Street
Birmingham / GRÖSSBRITANNIENBirmingham / UK
Bodenantriebssystem für ein FlugzeugGround propulsion system for an aircraft
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bodenantriebssystem für ein Flugzeug.The invention relates to a ground propulsion system for an aircraft.
Beim bekannten Bodenantrieb von Flugzeugen wird verhältnismäßig viel Treibmittel verbraucht. Da ein Flugzeug häufig beträchtliche Strecken auf dem Boden zurücklegen muß, entstehen in entsprechendem Ausmaß giftige Abgase; zusätzlich kommt es zu einer erheblichen Lärmbelästigung der Umgebung.In the known aircraft ground propulsion system, a relatively large amount of propellant is consumed. As an airplane often Having to cover considerable distances on the ground, toxic exhaust gases are produced to a corresponding extent; Additionally there is considerable noise pollution in the area.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenantriebssystem für ein Flugzeug zu schaffen, bei welchem sowohl der» Treibmittelverbrauch als auch der Lärmpegel erheblich herabgesetzt werden können, wobei auch der Aufwand für die Bewegung von Flugzeugen auf dem Boden verringert werden soll.The invention is based on the object of a ground drive system for an aircraft in which both the »propellant consumption and the noise level are considerable can be reduced, whereby the effort for the aim is to reduce the movement of aircraft on the ground.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Turbine in Antriebsverbindung mit wenigstens einem Rad des Flugzeuges vorgesehen ist, die über einen als Teil einer Maschine des Flugzeuges ausgebildeten oder dadurch angetriebenen Kompressor mit Treibmittel versorgt wird.According to the invention this is achieved in that a turbine is provided in drive connection with at least one wheel of the aircraft, which is a part of a machine of the aircraft trained or thereby driven compressor is supplied with propellant.
In bevorzugter Ausführungsform dieser Erfindung steht die Turbine mit einem Hauptrad oder einem Bugrad des Flugzeuges in Antriebsverbindung. Die Treibmittelversorgung der Turbine erfolgt über einen Kompressor, der von einer Antriebsmaschine des Flugzeuges oder von einer Hilfsmas chine des Flugzeuges angetrieben wird. Wenn eine der Antriebsmaschinen des Flugzeuges eine Gasturbine ist, kann sie als Kompressor ausgebildet sein, der einen Teil der Maschine bildet. Der Kompressor wird über eine Leitung mit der Turbine verbunden, die ein Ventil aufweist, wodurch die Zufuhr des Treibmittels unterbrochen werden kann, wenn sie nicht erforderlich ist.In a preferred embodiment of this invention is Turbine in drive connection with a main wheel or a nose wheel of the aircraft. The propellant supply the turbine takes place via a compressor, which is from a prime mover of the aircraft or from an auxiliary machine chine of the aircraft is powered. If one of the aircraft's prime movers is a gas turbine, it can be designed as a compressor that forms part of the machine. The compressor is via a line connected to the turbine, which has a valve, whereby the supply of propellant can be interrupted can if it is not required.
Zusätzlich ist die Turbine mit einer Verbrennungskammer verbunden, durch die das luftförmige Treibmittel in die Turbine gelangt, während ein Kraftstoffbrenner in der Verbrennungskammer vorgesehen ist, der von der Maschine mit Kraftstoff versorgt wird. Weiterhin ist ein Ventil für die Steuerung der Zufuhr des Kraftstoffes zum Brenner vorgesehen.In addition, the turbine is connected to a combustion chamber through which the air propellant enters the Turbine arrives while a fuel burner is in the Combustion chamber is provided, which is supplied by the engine with fuel. There is also a valve intended to control the supply of fuel to the burner.
Wenn das Flugzeug auf dem Boden bewegt werden soll, wird die Maschine gestartet und die Turbine über den Kompressor mit Luft beaufschlagt, so daß das Rad angetrieben wird, um das Flugzeug zu bewegen. Bei rollendem Flugzeug wird die Verbrennungskammer mit Kraftstoff versorgt, um darin auszubrennen; auf diese Weise kann die Turbine mehr Kraft für die Bewegung des Flugzeuges erzeugen. Die genannte Anordnung ist weiterhin so getroffen, daß Beschädigungen der Rollbahn infolge der heißen, die Turbine verlassenen Gase vermieden werden, wenn das Flugzeug steht oder sich sehr langsam bewegt.When the aircraft is to be moved on the ground, the engine is started and the turbine via the compressor pressurized with air so that the wheel is driven to move the aircraft. When the airplane is taxiing the combustion chamber is supplied with fuel to inside to burn out; this way the turbine can generate more power to move the aircraft. The said Arrangement is still made so that damage the runway due to the hot gases leaving the turbine when the aircraft is stationary or moving moves very slowly.
Der Antrieb des Hauptrades eines Flugzeuges ist über die Turbine deshalb zweckmäßig, weil bei den meisten großen Flugzeugen das oder die Bugräder steuerbar sind. BeiThe main wheel of an airplane is powered by the The turbine is useful because on most large aircraft the nose wheel (s) can be controlled. at
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großen Flugzeugen kann man mehr als ein Turbinenbrennersystem verwenden, um die erforderliche Antriebskraft zu schaffen.large aircraft can do more than one turbine burner system use to create the required driving force.
Das vorgeschlagene Antriebssystem hat den besonderen Vorteil, daß ein Flugzeug hiermit Bewegungen auf dem Boden ausführen kann, während nur eine seiner Antriebsmaschinen oder eine Hilfsversorgungseinheit mit geringer Kraft betrieben werden muß. Dadurch läßt sich der Kraftstoffverbrauch für das Fahren des Flugzeuges in erheblichem Maße verringern.The proposed drive system has the particular advantage that an aircraft can move on the ground can perform while only one of its prime movers or an auxiliary supply unit with low power must be operated. As a result, the fuel consumption for driving the aircraft can be considerable Reduce dimensions.
Die Turbine kann gegebenenfalls innerhalb des Flugzeuges untergebracht werden und deren Verbindung mit dem Rad über eine Biegsame Welle erfolgen. Zwischen der Anbringung der Turbine und dem angetriebenen Rad wird vorteilhaft ein Reduziergetriebe verwendet.The turbine can optionally be inside the aircraft are housed and their connection to the wheel via a flexible shaft. Between the attachment of the Turbine and the driven wheel, a reduction gear is advantageously used.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bodenantriebssystems sei unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:A special embodiment of the invention Ground propulsion system with reference to the drawings described in more detail. Show in it:
Figur 1 eine seitliche Ansicht eines Flugzeugrades mit dem Federbein und einen Teil des Systems,Figure 1 is a side view of an aircraft wheel with the strut and part of the system,
Figur 2 eine Vorderansicht eines Teils der Anordung der Figur 1 in vergrößertem Maßstab undFigure 2 is a front view of part of the arrangement of Figure 1 on an enlarged scale and
Figur 3 eine seitliche Darstellung des anderen Teils der zur Figur 1 gehörenden Anordnung.FIG. 3 shows a side view of the other part of the arrangement belonging to FIG.
Figuren 1 und 2 zeigen ein Flugzeugrad 10 undveine ölhydraulische Radaufhängung 11. Bei dem Rad kann es sich umd das Bugrad des Flugzeuges oder um eines der Haupttragräder des Flugzeuges handeln. Die Radaufhängung besteht aus einem Teil 12 , welches.: mit dem FlugzeugrahmenFigures 1 and 2 show an aircraft wheel 10 and a hydraulic one Wheel suspension 11. The wheel can be the nose wheel of the aircraft or one of the main carrying wheels act of the aircraft. The suspension consists of a part 12, which: with the aircraft frame
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In Verbindung steht, und einem Teil 13, an dem die Radachse befestigt ist. Am Teil 13 befindet sich ein Kegel- ' radgetriebe lh mit einer Ausgangswelle, die ein Kegelrad 15 trägt, welches mit einem Kegelzahnradring 16 kämmt, das seinerseits an der Felge des Rade befestigt ist. Das Getriebe hat eine Eingangswelle 17, die über eine Keilwellenverbindung mit einer Antriebshülse 18 in Verbindung steht, welche ihrerseits über eine Keilwellenverbindung von der Antriebswelle 19 angetrieben wird, die von einer Antriebseinheit 20 am Teil 12 der Aufhängung 11 ausgeht.Is in connection, and a part 13 to which the wheel axle is attached. On part 13 there is a bevel gear lh with an output shaft which carries a bevel gear 15 which meshes with a bevel gear ring 16 which in turn is attached to the rim of the wheel. The transmission has an input shaft 17 which is connected via a spline connection to a drive sleeve 18, which in turn is driven via a spline connection from the drive shaft 19 which extends from a drive unit 20 on part 12 of the suspension 11.
Die Antriebseinheit 20 ist in Figur 3 größer dargestellt; sie besteht aus einem Luftsteuerventil 21, einer Turbinen- |) einheit 2 2 mit Verbrennungskammer und einem ReduziergetriebeThe drive unit 20 is shown larger in Figure 3; it consists of an air control valve 21, a turbine unit 2 2 with a combustion chamber and a reduction gear
23. ■ .23. ■.
Das Luftsteuerventil 21 ist als solches bekannt und ermöglicht die Ein- und Ausschaltung der Luftversorgung und der Druckregulierung der Luft im Anschluß an das Ventil. Der Eingang des Ventils steht mit dem Ausgang eines Kompressors 24- in Verbindung, der Bestandteil einer der Hauptgasturbinen des Flugzeuges ist. Wahlweise kann der Kompressor auch Teil einer Hilfskraftversorgung des Flugzeuges sein.The air control valve 21 is known as such and enables the air supply and to be switched on and off the pressure regulation of the air following the valve. The inlet of the valve is connected to the outlet of a compressor 24- in connection, which is part of one of the main gas turbines of the aircraft. Optionally, the The compressor is also part of an auxiliary power supply for the aircraft be.
^ Die Turbineneinheit 2 2 mit Verbrennungskammer besteht aus / einem äusseren Gehäuse 25, in dem sich-eine ringförmige Verbrennungskammer 2 6 befindet. Das Gehäuse besitzt eine erste innere ringförmige Wandung 2 7 und eine zweite Innere ringförmige Wandung,, die gemeinschaftlich einen ringförmigen Durchtritt für die Strömung eines gasförmigen Fluides schaffen, welches die Verbrennungskammer verläßt. Der vorerwähnte ringförmige Durchtritt schließt mit seinem einen Ende an den Ausgang der Verbrennungskammer 2G- an, während sein anderes Ende so ausgebildet ist, daß das Fluid auf die Schaufeln eines^Axialstromturbinenrotors 2 9 feriVhI et^ The turbine unit 2 2 with combustion chamber consists of / An outer housing 25 in which there is an annular Combustion chamber 2 6 is located. The housing has a first inner annular wall 27 and a second interior ring-shaped wall, which in common is a ring-shaped Create a passage for the flow of a gaseous fluid exiting the combustion chamber. One end of the aforementioned annular passage connects to the exit of the combustion chamber 2G-, while its other end is designed so that the fluid on the blades of an axial flow turbine rotor 2 9 feriVhI et
wird.will.
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Das Gehäuse 25 besitzt einen Eingang für den Anschluß des LuftSteuerventils 21, wobei Luft in die Verbrennungskammer über mehrere darin vorgesehene Öffnungen strömen kann. Für das die Turbine verlassende Fluid ist ein Auslaß 30 vorgesehen.The housing 25 has an inlet for the connection of the air control valve 21, with air in the combustion chamber can flow through several openings provided therein. For the fluid leaving the turbine is a Outlet 30 is provided.
Die Verbrennungskammer besitzt einen elektrischen Zünder 31, der von einer Versorgungseinheit 32 gespeist wird, sowie mehrere Kraftstoffdüsen 33, die der Einleitung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer dienen.The combustion chamber has an electric igniter 31 which is fed by a supply unit 32, as well as several fuel nozzles 33, the initiation of the fuel in the combustion chamber.
Das Reduziergetriebe 23 besteht aus einer Eingangswelle 34, auf der sich ein Antriebsrad befindet, welches einen Teil einer ersten reduzierenden Umlaufgetriebestufe 3 5 des Getriebes bildet. Die Planetenräder der ersten Stufe sind in mit dem Getriebegehäuse verbundenen Lagern angeordnet, während deren Ring mit dem Eingangssonnenrad einer zweiten reduzierenden Umlaufgetriebestufe 36 verbunden ist. Diese Stufe besitzt ein Paar Umlaufgetriebeeinheiten, die nachstehend als Einheiten A und B bezeichnet sind. Die Einheit A, deren Sonnenrad mit dem Ring der ersten Stufe 35 verbunden ist, ist mit einem verdrehbaren Planetenradträger verbunden, der an den Planetenradträger der Einheit 13 angeschlossen ist. Der Ring der Einheit A steht mit "dMm Sonnenrad der Einheit B in Verbindung. Weiterhin kann der Ring der Einheit A mittels einer Handbremse blockiert werden und nach Lösung der Handbremse umlaufen. Eine ähnlicheBremse ist für den Ring der Einheit B vorgesehen. Die Planetenradträger der Einheiten A und B sind mit der Antriebswelle 19 über eine Kupplung 37 zu verbinden, die gegebenenfalls ausgerückt werden kann.The reduction gear 23 consists of an input shaft 34 on which a drive wheel is located, which one Part of a first reducing epicyclic gear stage 3 5 of the transmission forms. The planetary gears of the first stage are arranged in bearings connected to the gearbox housing, while its ring with the input sun gear a second reducing epicyclic gear stage 36 is connected. This stage has a pair of epicyclic gear units, hereinafter referred to as units A and B. The unit A, whose sun gear with the ring of the first stage 35 is connected, is connected to a rotatable planet carrier, which is attached to the planet carrier the unit 13 is connected. The ring of unit A is connected to "dMm sun gear of unit B". Furthermore, the ring of unit A can be blocked by means of a handbrake and after releasing the handbrake circulate. A similar brake is provided for the unit B ring. The planetary gear carriers of units A and B. are to be connected to the drive shaft 19 via a coupling 37, which can be disengaged if necessary.
Wenn das Rad während des Betriebes angetrieben werden soll, wird das Ventil 21 geöffnet, damit Luft in die Verbrennungskammer gelangen kann. Die die Verbrennungskammer verlassene Luft treibt die Turbine und tritt durch den Auslaß 30 aus.If the wheel is to be driven during operation, the valve 21 is opened to allow air into the combustion chamber can get. The air exiting the combustion chamber drives the turbine and exits through outlet 30.
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Der Ring der Einheit B kann entweder frei umlaufen, oder in Abhängigkeit von der Antriebsrichtung gesperrt sein,— während der Ring der Einheit A frei umlaufen oder in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsreduzierverhältnis der kombinierten Einheiten A und B gesperrt sein kann. Die erste Stufe 35 des Getriebes führt zu einer Geschwindigkeit sverringerung, wobei eine Zunahme der Verringerung je nach Freigabe oder Blockierung des Ringes der Einheit A durch seine Bremse erzielt wird. Die Antriebswelle 19 wird über die Kupplung 37 von den angeschlossenen Planetenradträgern der Einheiten A und B angetrieben; die geeignete Geschwindigkeitsverringerung und -richtung wird durch Betätigung der Bremsen auf die entsprechenden Ringe ermöglicht, wobei immer nur ein.Ring blockiert werden kann.The ring of unit B can either rotate freely, or be locked depending on the drive direction, - while the ring of unit A rotate freely or in Depending on the speed reduction ratio of the combined units A and B can be blocked. the first stage 35 of the transmission leads to a reduction in speed, with an increase in the reduction is achieved depending on the release or blocking of the ring of the unit A by its brake. The drive shaft 19 is Driven by the connected planetary gear carriers of the units A and B via the coupling 37; the appropriate one Speed reduction and direction is through Actuation of the brakes on the corresponding rings allows, whereby only one ring can be blocked.
Für den Fall, daß mehr Kraft benötigt wird, kann die Verbrennungskammer über die Düse 33 mit Kraftstoff versorgt werden, der mittels des Zünders 31 gezündet wird. Dies führt zu einer Erhöhung des der Turbine zugeführten Treibmittels. In the event that more power is required, the combustion chamber be supplied with fuel via the nozzle 33, which fuel is ignited by means of the igniter 31. this leads to an increase in the propellant supplied to the turbine.
Wenn sich das Flugzeug in der Abhebestellung befindet, kann die Kupplung 37 durch manuelle Betätigung ausgerückt werden. Gegebenenfalls läßt sich aber eine Steuerung vorsehen, um die Kupplung automatisch auszurücken, wenn die sichere Höchstgeschwindigkeit des Turbinenrotors erreicht ist. Darüber hinaus kann man eine Überwachungseinrichtung in Verbindung mit dem Kraftstoffversorgungssystem und dem Ventil 21 vorsehen, um die Umlaufgeschwindigkeit des Turbinenrotors 29 zu regulieren.When the aircraft is on take-off, the clutch 37 can be disengaged by manual operation. If necessary, however, a control can be provided, to automatically disengage the clutch when the turbine rotor reaches the safe top speed is. In addition, you can use a monitoring device in connection with the fuel supply system and the valve 21 provide to the rotational speed of the turbine rotor 29 to regulate.
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